电气工程基础课程设计报告 华科电气
课程设计说明书设计题目110kV变电站电气系统初步设计电气学院电气工程及其自动化专业班学生姓名： 学号: 完成日期:指导老师（签字）：华中科技大学1. 对说明书的基本要求及注意事项2. 说明书的编号内容参看课程设计指导书中的有关部分。3. 为清楚说明设计计算内容，应有必要的插图。4. 除插图可用铅笔绘制外，计算和说明一律用钢笔书写，并要求计算正确、完整、文字简 明扼要、简介。（打印一律用黑色）5. 设计过程中所应用的公式和数据，应注明来源（参考资料的代号、页次以及图表编号等）。6. 根据计算稿本整理设计主要过程时，只须首先列出文字符号表达的计算公式，然后依次 代入各相应文字符号的数值，就直接写出计算结果（不作任何运算和简化，但计算结果 必须注明单位）。7. 设计中所选主要参数，尺寸或规格以及主要计算结果等，均应写入右侧结果栏中，有的 也可采用表格形式列出。8. 对主要计算结果应用简短的结论。如计算结果与实际取值相差较大时，成作简短的解释， 并说明其原因。9. 对每一自成单元的内容，都应有大小标题和前后一致的顺序编号，使其醒目突出。封面所列“设计题目”一栏，只须填写所设计的具体名称即可。关于模板说明：前面两页必须打在同一页，即双面打印，后面内容单面打印。3、概述31.设计目 的32.设计内容33.设计要求书JOkV变电所电气系统设计说明目录3二、设计基础资料41. 待建变电站的建设规模42. 电力系统与待建变电站的连接情况43. 待建变电站负荷44环境条件44三、主变压器及主接线设计51各电压等级的合计负载及类型5择主变压器的选.V四、短路电流计算91. 基准值的选取92. 各元件参数标幺值的计算103.用于设备选择的短路电流计算10五、电气设备选择121. 电气设备选择的一般条件122. 各回路的工作电流计算133. 断路器和隔离开关选择144. 导线的选择205. 限流电抗器的选择226. 电压互感器的选择237. 电流互感器的选择248高压熔断器的选择269. 支持绝缘子和穿墙套管的选择2610. 消弧线圈的选择2711. 避雷器的选择27六、课程设计体会及建议29参考文献29附录30短路电流计算 书30附图：110kV变电所电气主接线图（#2图纸）33第页设计计算与说明主要结果概述1设计目的（1）复习和巩固电气工程基础课程所学知识（2）培养分析问题和解决问题的能力（3）学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法2设计内容本设计只做电气部分的初步设计，不作施工设计和土建设计（1）主变压器选择：根据负荷选择主变压器的容量、型式、电压等级（2）电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性（3）短路电流计算：不同运行方式（大、小、主）、短路点与短路类型（4）主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 高压熔断器、消弧线圈、避雷器等（5）绘制电气主接线图3设计要求（1）制定任务书（2）确定变压站各电压等级的合计负荷及负荷类型（3）选择主变压器，确定型号、相数、容量比等率，若不满足规程规定，应采取的措施；校验事故情况下变压器的过载能力;确定电压等级；各侧总负荷；选择台数、容量；校验近、远期变压器的负荷 接地方式。最终必须确定主变压器的：型号、相数、容量比、电压比、接线组 别、短路阻抗等 （4）电气主接线设计对每一个电压等级，拟定23各主接线方案，先进行技术比较，初步确定2-3 个较好的方案，再进行经济比较，选出一个最终方案。电力系统侧按无限大容量系统供电处理；用于设备选择时，按变电所最终规（5）短路电流计算 模考虑；用于保护整定计算时，按本期工程考虑；举例列出某点短路电流的详 细计算过程，列表给出各点的短路电流计算结果Sk、I”、18、Ish、Teq （其 余点的详细计算过程在附录中列出）。（6）电气设备选择每类设备举例列出一种设备的详细选择过程，列表对比给出选出的所有设备 的参数及使用条件。二、设计基础资料1待建变电站的建设规模变电站类型：110kV降压变电站三个电压等级：110kV、35kV、10kV（3）H0kv:近期进线2回，出线1回；远期进线1回，出线1回35kV：近期4回；远期2回I0kv：近期6回；远期2回2电力系统与待建变电站的连接情况变电站在系统中地位：终端变电站变电站仅采用110kV的电压与电力系统相连，为变电站的电源电力系统至本变电站高压母线的标么电抗(Sd=100MVA)为：最大运行方式时0.30；d最小运行方式时040；主运行方式时0.35上级变电站后备保护动作时间为3s3待建变电站负荷(l) 110kV出线：负荷每回容量1200OkVA,cos中=0.9, T =5000h奠蚓负荷每回容量4O00kVA,maxcos中=0.85, T =4000h；其中，一类负荷1回；三类负荷2回低压负荷每回容量1425kW, cos中=0.95, T =4000h；其中，一类负荷2T回；二类负荷2回负荷同时率094环境条件当地年最高气温40°C,年最低气温-20£，最热月平均最高气温35£,年最低气温-5°C当地海拔高度：600m雷暴日：10日/年5其他变电站地理位置：城郊，距城区约10km变电站供电范围：110kV线路：最长其0km，最短50km；35kV线路：最长60km,最短20km；10kV低压馈线：最长30km,最短10km；未尽事宜按照设计常规假威第页设计计算与说明主要结果三主变压器选择1电压等级待建变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV。2各侧总负荷110kV近期负荷：=12000*1*0.9=10800kVA35kV 近期负荷：S =4000*4*0.9=14400kVA .一 3510kV 近期负荷：Sw=1425/095*6*09=8100kVA 近期总负荷：S 近=f0800+14400+8100=33300kVA 110kV 远期负荷近 S no=12000*1*09=10800kVA 35kV 远期负荷：S =4000*2*0.9=7200kVA.一3510kV 远期负荷：S w=1425/095*2*0.9=2700kVA 远期总负荷：S =16800+7200+2700=20700kVA总负荷：S 总=33300+20700=54000kVAS =4000*3*0.9+1425/0.95*4*0.9=16200kVA3选择容数、容量确定原则：大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于2台； 按变电所建成后510年的规划负荷选择,并适当考虑远期1020 年的负荷发展；对重要变电所，应考虑一台主变停运，其余变压 器在计及过负荷能力及允许时间内，满足I、II类负荷的供电； 如果有两台变压器，每台容量应能满足全部供电负荷的60%70%, 即 33000* (60%70%) =1980023100kVA。根据以上原则，一期工程选择2台20000kVA主变压器，二期工 程增加1台20000kVA主变压器。4校验变压器负荷率近期变压器负荷率：33300/(20000*2)*100%=83.25%远期变压器负荷率：54000/(20000*3)*100%=90%近期、远期皆留有一定的裕度，且利用率较高，经济性较好。5校验事故情况下的过载能力近期一台主变压器停运，其余变压器担负全部负荷的70%时，过载 率：33300/20000*70%=116.55%此时担负重要负荷：16200/20000*100%=81%远期一台主变压器停运,其余变压器担负全部负荷的70%时，过载 率：54000/ (20000*2) *70%=94.5%6接地方式我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组 都采用连接。7变压器最终确定变压器各侧负荷百分比：110kV 侧：10800>1/2Sn35kV 侧：14400 >1/2S10kV 侧：8100V1/2S N一、一N故容量比为100/100/500每侧绕组的通过容量都达到额定容量的15%及以上，所以采用三 相三绕组变压器。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所 以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10KV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有 载三相三绕组变压器。综上所述，拟选择主变压器型号为SFSL-20000/110的三相三绕 组电力变压器，一期2台。二期增加1台。其参数如下： 型号：SFSL -20000/110-7相数：三相 容量比：100/100/50 电压比：110/35/10.5 接线组别：Yn，y0，d11=18%;Uk(2 3)=6.5%短路阻抗：U 胃0.5%;U四电气主接线陵计k(1-3) 设计原则：根据国家标准GB50059-9235110kV变电所设计规范，变电所 的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备 特点及负载性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操 作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥型、线路变压器组或 线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥型接线、单母线或分 段单母线接线。110kV线路为6回以上时，宜采用双母线接线。 220kV及以下，当进出线回路多，输送功率打，可采用有母线的 接线形式。无母线接线，通常用于进出线回路少且不在扩建的情 况。根据国家标准，当变电所有两台主变压器时，610kV侧宜采用 分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允 许听见检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV配电装置采 用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。采用单母和双母接线的110kV220kV电压等级，若断路器停电检 修时间较长，一般应设置旁路母线。35kV以下电压，由于供电距离不远，对重要用户可采用双回线路； 若单母分段，也可设置不带专用断路器的旁路母线接线。(1) 110kV 侧其近期进线2回，出线1回；远期进线1回，出线1回，综上原 则。比较好的方案有：方案一：单母线分段接线其特点：技术方面：简单清晰，设备较少；可靠性较差，灵活性 较差；母线分段减少了故障或检修时的停电范围。经济方面：设备较少，投资较小方案二：单母线分段带旁母接线其特点：技术方面：可靠性较高，灵活性较好；检修断路器时不 用停电；倒闸操作较复杂，容易误操作经济方面：占地较大，投资较多综合考虑，单母线分段带旁母的方案虽然在供电可靠性上显得更 满足负荷的要求，但占地大，投资多。相反，待建变电所在110kV 侧近期和远期的负荷率都不高，用双倍的投资换取略高的可靠性 是不划算的。另一方面，各种新型断路器的出现
